【正文】 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 5 頁 概述 項(xiàng)目概述 忻州位于山西省中北部， 2020 年底總?cè)丝? 萬，其中城鎮(zhèn)人口約 萬，農(nóng)業(yè)人口 萬。境內(nèi)山地較多，其中平原 萬平方公里，約占 %，丘陵 萬平方公里，約占 36%，山地 萬平方公里，約占 %。忻州古稱“秀容” . 1949 年成立忻縣專區(qū) ,1970 年更名為忻縣地區(qū)。 1983 年改忻縣為忻州市（縣級市），改稱忻州行署。 改革開放以來，忻州經(jīng)濟(jì)和社會各項(xiàng)事業(yè)取得了長足發(fā)展，人民生活水平迅速提高。 根據(jù)忻州 市城市發(fā)展思路，要不斷完善城市功能，積極推進(jìn)城市供水、供暖、供汽等基礎(chǔ)設(shè)施的市場化和社會化，使城市基礎(chǔ)設(shè)施體系更加完善。近些年來，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的比例有較大幅度的提高。 目前，忻州市現(xiàn)有人口約 30 萬人，人均居住建筑面積約 24 平方米 /人，忻州市現(xiàn)狀居住建筑面積為 720 萬平方米，依據(jù)規(guī)劃預(yù)測 2020 年忻州市人口約 40萬人，人均居住建筑面積約 28 平方米 /人， 2020 年忻州市居住建筑面積為 1120萬平方米 ，而現(xiàn)狀城市集中供熱熱源的供熱能力為 520 萬平方米， 其熱源主要由忻州廣宇煤電有限公司 2x135MW 機(jī)組提供；忻州廣宇煤電有限公司現(xiàn)有供熱能力僅能滿足在初末寒期時(shí) 530 萬平方米的供熱需求，嚴(yán)寒時(shí)期還需單獨(dú)隔離出 200萬平方米的供熱面積由區(qū)域鍋爐房單獨(dú)供暖，供熱能力嚴(yán)重不足。為適應(yīng)新城市發(fā)展的需要，為保證國家節(jié)能減排的目標(biāo)順利達(dá)成，將這些分散供熱用戶納入集中供熱的范圍和是目前急需解決的問題。 鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的 480t/h 自然循環(huán)單汽包 煤粉 鍋忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 6 頁 爐 ， 一次中間再熱， 緊身封閉 ，固態(tài)排渣，爐膛受熱面采用全懸吊方式 。汽輪機(jī)型號 CZK135/。 2 號機(jī)組于 2020 年投入商業(yè)運(yùn)行，設(shè)計(jì)壽命 30 年。 設(shè)計(jì)原則 （ 1） 嚴(yán)格遵守國家有關(guān)政策和法規(guī)，堅(jiān)持環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益并舉的方針； （ 2） 以 忻州 市 城市總體規(guī)劃為指導(dǎo)，與城市 集中供熱 規(guī)劃相協(xié)調(diào)； （ 3）采取優(yōu)化措施，安全可靠、先進(jìn)適用的設(shè)計(jì)原則 ，以確保本工程安全達(dá)標(biāo)投產(chǎn) 。 （ 5）設(shè)備布置格局應(yīng)方便生產(chǎn)、安全運(yùn)行，在縮短施工安裝周期和滿足檢修維 護(hù)的條件下，大力壓縮建筑體積、減少鋼材、混凝土、管道和電纜工程量。 （ 6）與原廠建筑 物風(fēng)格和諧統(tǒng)一，與環(huán)境相協(xié)調(diào)。 設(shè)計(jì) 依據(jù) （ 1）設(shè)計(jì)委托書； （ 2）忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程可行性研究報(bào)告； （ 3）國家有關(guān)的規(guī)程規(guī)范； （ 4）會議紀(jì)要及熱泵機(jī)組資料； 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 （ 1）確定一、二級熱泵機(jī)組及熱網(wǎng)首站擴(kuò)建的 主要工藝系統(tǒng)的功能、控制方式、布置方案； （ 2）一、二級熱泵機(jī)組及熱網(wǎng)首站擴(kuò)建的概算； 忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 7 頁 總圖部分 概述 工程概述 （ 1）廠址概述 忻州熱電廠位于忻州市忻府區(qū)東北方向約 6km 左右的 符村西側(cè)，自然地面標(biāo)高 — 。廠址處地勢平坦，交通便利。C 采暖期室外日平均溫度： 室內(nèi)計(jì)算溫度： 18186。 鍋爐為東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的 480t/h 自然循環(huán)單汽包煤粉鍋爐，一次中間再熱，緊身封閉，固態(tài)排渣，爐膛受熱面采用全懸吊方式。汽輪機(jī)型號 CZK135/。 整個(gè)廠區(qū)大致呈長方形布置，主廠房位于廠區(qū)北部，主變壓器位于主廠房西側(cè)的空冷島下方，煤場位于廠區(qū)東部。 設(shè)計(jì)依據(jù) 1）與業(yè)主簽訂的設(shè)計(jì)合同 2） 規(guī)程、規(guī)范 《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB506602020） 《小型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB500492020） 《火力發(fā)電廠總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（ DL/T 50322020） 設(shè)計(jì)范圍 包含工程范圍內(nèi)的總平面布置、豎向布置等內(nèi)容。 2）預(yù)計(jì)工期： 2020 年 8 月 15 日 — 2020 年 10 月 15日 3）廠區(qū)排水及防洪排澇 依據(jù)原廠區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高，與原廠區(qū)防洪措施統(tǒng)一考慮。 1座二級熱泵房，尺寸為 16m 16m。 擴(kuò)建原有熱網(wǎng)首站，尺寸為 22m 12m。 總平面布置 忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 9 頁 由于電廠 A列外各種管道密集，空余場地很少，本項(xiàng)目的布置十分困難。 二級熱泵房布置在空冷島下南側(cè)區(qū)域，位于冷凝液精處理間西側(cè)，控制室緊鄰泵房西側(cè)布置。 拆除精處理間西南角的廢水泵房，移建至二級熱泵房東南角。 綜合管架上布置兩條 DN1000 熱網(wǎng)循環(huán)水管道。 2）建筑物零米標(biāo)高：熱泵房室內(nèi)標(biāo)高高于室外地平 。忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 10 頁 熱機(jī)部分 機(jī)組概況 忻州熱電廠規(guī)模為 2 135MW 空冷供熱凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。 汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽抽凝式直接空冷汽輪機(jī)。 汽機(jī)低壓缸排汽采用機(jī)械式直接空氣冷卻系統(tǒng)， 根據(jù) 2 臺汽輪機(jī)的供熱能力和忻州市城市建設(shè)的總體規(guī)劃，忻州熱電廠建廠時(shí)熱網(wǎng)首站設(shè)計(jì)最大供熱面積為321 萬平方米，兩臺機(jī)組供熱能力為 161MW，供熱抽汽來自汽輪機(jī)五段抽汽，額定供熱工況抽汽量為 120t/h。 乏汽余熱利用后熱負(fù)荷 為了合理的利用熱源、汽輪機(jī)組進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整后機(jī)組正常回收汽輪機(jī)排放大氣中熱量，并利用吸收式熱泵回收進(jìn)入冷卻塔的部分熱量，對整個(gè)電廠的采暖抽汽進(jìn)行了整合，提高了電廠的供熱量。 本期工程擬對二臺機(jī)組的乏汽余熱通過吸收式熱泵加以回收利用，同時(shí)通過對兩臺汽輪機(jī)組采暖進(jìn)行調(diào)整額定工況單臺機(jī)組采暖抽汽達(dá) 170t/h，總增加供熱能力 301MW，其中乏汽余熱利用 234MW，采暖抽汽供熱增加 67 MW。 合理的利用熱源、利用吸收式熱泵回收凝汽器循環(huán)水中的熱量，對整個(gè)電廠的采暖抽汽進(jìn)行了整合，提高了電廠的供熱能力。這充分表明我國不再單純追求經(jīng)濟(jì)的增長速度，而是更加強(qiáng)資源的有效利用，關(guān)注可持續(xù)增長 “節(jié)能減排”降耗已被擺在前所未有的戰(zhàn)略高度。 忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 12 頁 吸收式熱泵余熱回收技術(shù)以其高效節(jié)能和具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的特點(diǎn)，尤為引人注目。配備溴化鋰吸收式熱泵，回收電廠部分凝汽器排放大氣中熱量，達(dá)到節(jié)能、減排、降耗的目的。一是汽輪機(jī)抽汽在加熱一次網(wǎng)回水的過程中存在很大的傳熱溫差，造成巨大的傳熱不可逆損失。將這部分凝汽用于供熱，相當(dāng)于在不增加電廠容量，不增加當(dāng)?shù)嘏欧?，耗煤量和發(fā)電量都 不變的情況下，擴(kuò)大了熱源的供熱能力，為集中供熱系統(tǒng)增加了熱量，提高了電廠的綜合能源利用效率，同時(shí)可以減少電廠循環(huán)冷卻水蒸發(fā)量，節(jié)約水資源，并減少向環(huán)境排放熱量，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境效益。在吸收式熱泵基礎(chǔ)上，可系統(tǒng)解決熱電廠存在的以下問題。 2) 各級吸收式熱泵仍采用 電廠原本用于供熱的蒸汽熱源，這部分蒸汽的熱量最終仍然進(jìn)入到一次網(wǎng)中，不存在能源轉(zhuǎn)換的損失。 4）通過降低用戶側(cè)熱網(wǎng)回水溫度，吸收式換熱機(jī)組將一次網(wǎng)供回水溫差提高，從而提高管網(wǎng)輸送能力，在加大供熱量的同時(shí)降低了二級熱網(wǎng)改造的投資； 5）用戶處二次網(wǎng)運(yùn)行如完全保持現(xiàn)狀溫度，也使得該技術(shù)非常利于大規(guī)模的改造項(xiàng)目實(shí)施。吸收式熱泵（即增熱型熱泵），通常簡稱 AHP(absorption heat pump)，它以蒸汽、廢熱水為驅(qū)動(dòng)熱源，把低溫?zé)嵩吹臒崃刻岣叩街小⒏邷?，從而提高了能忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 13 頁 源的品質(zhì)和利用效率。得到的有用熱量（熱網(wǎng)供熱量）為消耗的蒸汽熱量與回收的乏汽余熱量之和 Q1+Q2。 圖 3 2 吸收式熱泵原理圖 忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 14 頁 吸收式熱泵以蒸汽為驅(qū)動(dòng)熱源，在發(fā)生器內(nèi)釋放熱量 Qg，加熱溴化鋰稀溶液并產(chǎn)生冷劑蒸汽。冷劑水經(jīng)冷劑泵噴淋到蒸發(fā)器傳熱管表面，吸收流經(jīng)傳熱管內(nèi)低溫?zé)嵩此臒崃?Qe，使熱源水溫度降低后流出機(jī)組，冷劑水吸收熱量后汽化成冷劑蒸汽，進(jìn)入吸收器。熱水流經(jīng)吸收器、冷凝器升溫后，輸送給熱用戶。根據(jù)不同的工況條件， COP 一般在 ~ 左右。 吸收式熱泵提供的熱水溫度一般不超過 98℃，熱水升溫幅度越大，則 COP值越小。 低溫余熱的溫度≥ 15℃即可利 用，一般情況下，余熱熱水的溫度越高，熱泵能提供的熱水溫度也越高。 表 31 本項(xiàng)目余熱回收專用機(jī)組選型 分類 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 供熱量 MW 270 104kcal/h 23241 一次水 供水溫度 ℃ 79 回水溫度 ℃ 35 流量 m3/h 5121(a) 接口管徑 DN 900 壓力損失 kPa 200 蒸汽 蒸汽壓力 MPa 蒸汽流量 t/h 60 管徑 DN 2 DN600 忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 15 頁 汽機(jī)乏汽 1汽機(jī)乏汽 t/h 180 2汽機(jī)乏汽 t/h 180 配電量 kW 100 重量 溶液量 T 90 運(yùn)輸重量（最大單體） T 74 運(yùn)轉(zhuǎn)重量 T 760 電廠設(shè)備參數(shù) 機(jī)組參數(shù) 汽輪機(jī)型號 : CZK135/汽輪機(jī)型式： 型式為單軸、超高壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、供冷供熱凝汽式供熱機(jī)組 冬季額定采暖時(shí)功率： 135MW 主蒸汽壓力： (a) 主蒸汽溫度： 535℃ 最大進(jìn)汽量： 480t/h 再熱蒸汽壓力： (a) 再熱蒸汽溫度： 535℃ 采暖抽汽壓力： (a) 采暖抽汽溫度： 131℃ 額定采暖抽汽量： 170t/h 額定采暖工況排氣量： 180t/h（背壓 15KPa） 余熱泵站熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 熱力系統(tǒng) 本余熱利用工程的熱泵房主要設(shè)備包括：二臺乏汽吸收式熱泵、四臺疏水泵、及相關(guān)輔助設(shè)備。當(dāng)冬季負(fù)荷較大可利用忻州廣宇供熱擴(kuò)能工程 初步設(shè)計(jì)說明書 北京國電德安電力工程有限公司 第 16 頁 采暖抽汽在原熱網(wǎng)加熱器內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步加熱，加熱至 110℃，經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵進(jìn)入熱網(wǎng)供水母管對外供熱。從 1， 2機(jī)組熱網(wǎng)加熱蒸汽母管引出Φ 1020x11的管道上裝有電動(dòng)蝶閥，兩臺機(jī)組的熱網(wǎng)加熱蒸汽均可作為熱泵的驅(qū)動(dòng)汽源并互為備用，單臺機(jī)組故障時(shí)不影響熱泵機(jī)組的運(yùn)行。熱網(wǎng)水經(jīng)兩級熱泵加熱后